【正文】 起重機(jī)相對更輕，拓展了起重機(jī)向更高工作高度發(fā)展的空間。 在走向國際市場的過程中，我國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)近幾年品質(zhì)水平的快速提高，也得到了國際擁護(hù)的高度肯定，由于產(chǎn)品使用規(guī)范，用戶的專業(yè)素質(zhì)較高，出口產(chǎn)品哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 的質(zhì)量反饋比在國內(nèi) 有了明顯的減少，產(chǎn)品反映較好。這都為中國汽車式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 我國的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，由于市場需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場的需求。只有這樣才能從市場中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存，在生存中發(fā)展，在發(fā)展中壯大。 國內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展趨勢 主要的發(fā)展趨勢應(yīng)該有以下幾點： 擴(kuò)大產(chǎn)品的品種。在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)建立完善的產(chǎn)品研究和開發(fā)體系，使產(chǎn)品系列化，品種齊全 ，要形成大中小完整系列，增多產(chǎn)品數(shù)量，使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)展。 增大起重力矩。目前我國生產(chǎn)的汽車式起重大多是 50噸以下的中小噸位的起重機(jī)，大噸位生產(chǎn)的很少，而隨著社會的發(fā)展，對機(jī)動靈活的大型起重機(jī)械的需求越來越大，這都是汽車式起重機(jī)發(fā)展的養(yǎng)分。所以增大其中力矩迫在眉睫。 增加起重機(jī)功能。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對汽車式起重機(jī)的使用上的要求越來越多，希望能夠一機(jī)多用，已經(jīng)不僅僅是在搬運(yùn)重物時使用，而是滿足在不同環(huán)境和工種和使用，這些都為未來起重機(jī)的發(fā)展打清了方向。 全力打造自己的品牌。目前中國的 汽車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊伍，而是去模仿別人生產(chǎn)的成品，沒有發(fā)展方向和競爭力。未來經(jīng) 濟(jì)的全球化以及由此引發(fā)的一系列問題，使得競爭手 段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品，價格等層次轉(zhuǎn)嫁到品牌的競爭上來。 所以各大汽車式生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該努力打造自己的品牌，從而使自己發(fā)展壯大。 開創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場。我國的各大汽車式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新，大膽進(jìn)行急智的改革，面向市場，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，人員重組，引進(jìn)設(shè)備，進(jìn)行刻苦的技術(shù)研發(fā)，在不斷完善自我的前提下，占領(lǐng)市場。 近年來，隨著社會的發(fā)展，社會生活中對起重機(jī)的需求越 來越大，所以起重機(jī)的研發(fā)越來越緊迫，由于汽車式起重機(jī)轉(zhuǎn)場靈活，從而方便快捷，所以進(jìn)幾年我國的汽車式起重機(jī)發(fā)展很快 國外 汽車 起重機(jī)發(fā)展趨勢及應(yīng)用情況 國外工程起重機(jī)從整體情況分析，領(lǐng)先國內(nèi) 1020 年 (不同類型產(chǎn)品有所不同 )。隨著國外經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度趨于平穩(wěn)，工程起重機(jī)向智能、高性能、靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、多功能方向發(fā)展。 25t 以下基本上不生產(chǎn)，產(chǎn)品向高附加值、大噸位發(fā)展，如利勃海爾哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 公司汽車起重機(jī)基本退出市場，目前市場主導(dǎo)產(chǎn)品為全地面起重機(jī)，最小噸位是 35t，而 80t 和 160t 是主導(dǎo)產(chǎn)品；格魯夫公司：主 導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位是 25t；多田野公司：汽車起重機(jī)只占 20%，主導(dǎo)產(chǎn)品是全地面起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，最小噸位 16t。因此行業(yè)配套也與國內(nèi)有所不同： 1） 下車主要是 300kW 以上柴油大功率發(fā)動機(jī)，與之配套的液力變矩器和自動換檔變速箱、 12 噸級驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋及越野輪胎。 2） 上車：高強(qiáng)度材料、大扭矩的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承。 3） 液壓系統(tǒng)：變量泵、變量馬達(dá)、電磁換向先導(dǎo)閥及主閥、平衡閥、懸掛系統(tǒng)閥、液壓鎖、液壓缸及管路標(biāo)準(zhǔn)配套件。 4） 智能控制系統(tǒng)：力限器顯示控制、記憶通訊及單缸順序伸縮自動控制。 由于國外工程機(jī)械起步較早，形成了成熟的配套件體系。如力士樂的泵馬達(dá)、閥、起升、回轉(zhuǎn)、行走機(jī)構(gòu)；貝林格的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥；哈威的主閥、先導(dǎo)閥、平衡閥； ZF 的變速箱、分動箱；凱斯蘭的橋； PAT 的力限器等等。配套廠能與主機(jī)廠協(xié)作密切，聯(lián)合開發(fā)，再加上主機(jī)廠家的專有技術(shù)，能形成很強(qiáng)的核心競爭優(yōu)勢，能夠保證主機(jī)性能的發(fā)揮和可靠性的提高。 汽車起重機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 自 90年代以來，國外工程機(jī)械進(jìn)入了一個新階段，目前我國汽車起重機(jī) 在工程機(jī)械的發(fā)展趨勢是： 在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時，不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品。 繼續(xù)完成提高整機(jī)可靠性。 技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電子信息技術(shù)含量，在集成電路、微處理器、微型計算機(jī)及電子監(jiān)控技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。 努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，改善駕駛?cè)藛T的工作條件，向節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展，可靠性、安全性、舒適性、環(huán)保性得到了高度重視。 向大型化和微型化方向發(fā)展。 借鑒國外工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，并結(jié)合我國實際，我國的科學(xué)技術(shù)水平不能與國外相提并論，所以我們必須在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn) 品開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新上下大功夫才能與國外大型公司競爭。 我國工程機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展走勢應(yīng)是： 1 系列化、特大型化 哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 4 系列化是工程機(jī)械發(fā)展的重要趨勢。國外著名大公司逐步實現(xiàn)其產(chǎn)品系列化進(jìn)程，形成了從微型到特大型不同規(guī)格的產(chǎn)品。與此同時，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯縮短。特大型工程機(jī)械產(chǎn)品特點是科技含量高，研制與生產(chǎn)周期較長，投資大市場容量有限，市場競爭主要集中少數(shù)幾家公司。因此我國必須在此加大研發(fā)力度才不至于在此受制于國外。 2 多用途、微型化 為了全方位地滿足不同用戶的需求，國外工程機(jī)械在朝著系列化、特大型化方向發(fā)展的同時，已進(jìn)入多用途、微型化發(fā)展階段。一方面，工作機(jī)械通用性的提高，可使用戶在不增加投資的前提下充分發(fā)揮設(shè)備本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，為了盡可能地用機(jī)器作業(yè)替代人力勞動，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)城市狹窄施工場所以及在貨棧、碼頭、倉庫、艙位、農(nóng)舍、建筑物層內(nèi)和地下工程作業(yè)環(huán)境的使用要求，小型及微型工程機(jī)械有了用武之地，并得到了較快的發(fā)展。為占領(lǐng)這一市場，各生產(chǎn)廠商都相繼推出了多用途、小型和微型工程機(jī)械。 3 電子化與信息化互動 以微電子、 Inter為重要標(biāo)志的信息時代，不斷研制出集液 壓、微電子及信息技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計之中，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的性能及高科技含量。 4 安全、舒適、可靠 駕駛室將逐步實施優(yōu)化設(shè)計方法，配裝冷暖空調(diào)。全密封及降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的司機(jī)座椅可全方位調(diào)節(jié)，以及功能集成的操縱手柄、全自動換擋裝置及電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，以改善司機(jī)的工作環(huán)境，提高作業(yè)效率。大型工程機(jī)械安裝有閉路監(jiān)視系統(tǒng)以及超聲波后障礙探測系統(tǒng)，為司機(jī)安全作業(yè)提供音頻和視頻信號。微機(jī)監(jiān)控和自動報警的集中潤滑系統(tǒng)，大大簡化了機(jī)器的 維修程序，縮短了維修時間。大型工程機(jī)械的使用壽命達(dá) ，最高可達(dá) 。 5 節(jié)能與環(huán)保 為提高產(chǎn)品的節(jié)能效果和滿足日益苛刻的環(huán)保要求，主要從降低發(fā)動機(jī)排放、提高液壓系統(tǒng)效率和減振、降噪等方面入手。 課題背景 汽車起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛運(yùn)用的重要起重設(shè)備，是用來對物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在工業(yè)和民用建筑中作為主要施工機(jī)械而得到廣泛運(yùn)用。在國內(nèi)汽車起重機(jī)行業(yè)，關(guān)鍵部位的制造工藝已經(jīng)成為行業(yè)的熱點。通過哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 5 對 QY20B汽車起重機(jī)的液壓系統(tǒng)入手，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)汽車起 重機(jī)的技術(shù)特點，本著最大限度提高卷筒組的安全系數(shù)，對其卷筒進(jìn)行設(shè)計和改造，爭取為我國汽車起重機(jī)卷筒的制造工藝做出一定的貢獻(xiàn)。 為了加快我國工程機(jī)械前進(jìn)的步伐，促進(jìn)多元化的起重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，且檢驗自己四年所學(xué)，在工作之前對自己進(jìn)行一次檢閱，我選了 QY20B汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計這個題目，希望為我四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活畫上一個圓滿的句號。 課題任務(wù) 通過對汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計原理及技術(shù)要求的分析，最大起重量為 20T，最大起升高度為 16M，結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，在現(xiàn)有的資料的基礎(chǔ)上，對多種方案進(jìn)行分析比 較，從而初步確定汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計框架。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定參數(shù)，通過設(shè)計、計算、校核、反復(fù)對照比較，最終完成整個設(shè)計任務(wù)。其中包括： QY20B汽車起重機(jī)卷筒機(jī)構(gòu)設(shè)計， QY20B汽車起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計，選擇離合器與制動器使卷筒機(jī)構(gòu)具有較高的安全系數(shù)。要求對液壓油路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其效率更高。 哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 2章 卷筒的設(shè)計計算及強(qiáng)度校核 卷筒的結(jié)構(gòu)與材料 卷筒的結(jié)構(gòu)分為筒體部分和支架部分，筒體部分通過 軸 支承在支架上，支架用 4枚螺栓固定在起重機(jī)上 。支架一般鑄造制成，本設(shè)計選用 45鋼，卷筒為保證良好的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度選用鑄鋼，本設(shè)計選用 45鋼。 卷筒的制造可分為鑄造和焊接兩種。在一般載荷的起重機(jī)中采用灰口鑄鐵，對于重要的卷筒可用球墨鑄鐵，對于重載荷的卷筒，可采用鑄鋼。對于有重量要求的機(jī)構(gòu)，采用 鑄造 卷筒。 卷筒的 鋼絲繩 卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來卷繞鋼絲繩，將螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。卷筒通常是圓柱形的，特殊的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。卷筒有單層和多層 2種，一般的起重機(jī)采用單層卷筒。單層卷筒通常表面切出螺旋槽，是為了增加鋼絲繩的接觸面積 和防止相鄰鋼絲繩的磨損。繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種（圖 ），其尺寸為 R≈ 。 圖 卷筒槽形 標(biāo)準(zhǔn)槽 ： c1≈（ ~） d， t1=（ 2~4）（ mm） 深槽 ： c2≈ ， t2=d+（ 6~8）（ mm） 一 般采用標(biāo)準(zhǔn)槽，由于節(jié)距小，機(jī)構(gòu)緊湊，深槽的特點是不易脫槽，但節(jié)距大，增加卷筒長度。 哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 7 卷筒的主要尺寸 卷筒直徑 D 卷筒 直徑 D 與滑輪直徑一樣，是以槽底計算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即 D0min=hd。 式中 D0min—— 按鋼絲繩中心計算的滑輪最小卷繞直徑 ， mm； h—— 與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩的有關(guān)的系數(shù) ， d—— 鋼絲繩的直徑 ， mm。 ∴ D≥ D0min= hd≈ 350mm 卷筒的長度 L 卷筒的長度 （圖 ） L=L0+l1+2 l2 （ ） 圖 卷筒的長度 式中 L—— 卷筒總長度 ； L0—— 繩槽部分長度 ， 其值為 L0 =0Ha ntD???????? （ ） 式中 H—— 起升高度 ； a—— 滑輪組倍率 ； D0—— 卷筒卷繞直徑 ； t—— 繩槽節(jié) 距 ； n—— 附加安全圈數(shù) ， n=~3 圈 ； l1—— 固定鋼絲繩所需要的長度， l1=3t； l2—— 兩端的邊緣長度 。 得 L0≈ 500mm ∴ L= L0+2 l2=500+40=540mm （ ） 卷筒的厚度 按經(jīng)驗公式計算 ，對于鑄鐵卷筒 ，δ =+（ 6~10）（ mm）； 對于鋼卷筒 ，δ≈d。 然后進(jìn)行強(qiáng)度校核 ， 鑄鐵壁厚不宜小于 12mm。 這里取材料為 45鋼，筒壁厚為 22mm。 哈爾濱工程大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 8 滾筒體受力分析 滾筒體作簡支梁，兩端支撐的端蓋在水平及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在筒體上的載荷有鋼絲繩對滾筒的張力 F、 圓周驅(qū)動力Fu 以及鋼絲繩軸向位移產(chǎn)生的軸向力 ， 該力與前兩項的相對比值較小，故忽略不計，滾筒筒體受力 及分析見圖 。 圖中 F1—— 起升拉力 ， N； Fu—— 圓周驅(qū)動力 ， N； M3—— 滾筒所受之扭矩 ， （ N/m） ； M3=Fu 5002D DPv? （ N/m） ； M—— 彎矩 ? ?N/m ； Mmax 28 2 4ql F l? ? ? （ N/m） （ ） σ—— 正應(yīng)力， （ N/mm2） 圖 卷筒受力分析 =MW? （ N/mm2） （ ） τ —— 剪切應(yīng)力， （ N/mm2） 332nMMWW? ??